Звезды, виды, строение и свойства

Что такое звезды?

"Звезды - это гигантские шары из раскаленного газа, находящиеся очень далеко от Земли. Они образуются из облака пыли и газа, которое сжимается под действием собственной гравитации..."

---

Полезные статьи:

Черные дыры, виды, свойства

Солнечная система, планеты и небеснве тела

Все статьи

---

    Содержание:

---

1. История открытия

2. Происхождение звезд, этапы

3. Виды и классификация

4. Строение

5. Динамика звезд

• Орбиты и движение
• Межзвездное движение
• Население звезд

6. Звездные системы

7. Двойные и кратные звезды

8. Роль звезд в формированиии и эволюции Вселенной

История открытия

История изучения и открытия звёзд охватывает несколько тысячелетий. С самых ранних времён люди использовали звёзды для навигации, предсказания погоды и определения времени.

Однако научное изучение звёзд началось только в Древней Греции, когда астрономы начали изучать движение небесных тел и составлять карты звёздного неба. Они были первыми, кто разделил звёзды на созвездия, хотя они не всегда совпадали с современными созвездиями.

Древние греки также разработали систему координат для звёзд, которая используется до сих пор. В Средние века арабские астрономы продолжили изучать звёзды, внося свой вклад в астрономию.

В эпоху Возрождения астрономия начала развиваться быстрыми темпами. Итальянский астроном Галилео Галилей, используя свой телескоп, сделал ряд важных открытий, включая обнаружение четырёх крупнейших спутников Юпитера и пятен на Солнце. Это было первым доказательством того, что звёзды могут быть объектами, отличными от Земли.

XVII век стал периодом активного изучения звёзд. Английский астроном Уильям Гершель обнаружил более 2000 новых звёзд и открыл планету Уран. Французский астроном Шарль Мессье составил каталог из 110 туманностей и галактик.

XIX век ознаменовался развитием спектроскопии – метода изучения звёзд, основанного на анализе их света. Этот метод позволил определить температуру, химический состав и другие характеристики звёзд.

Немецкий астроном Генрих Швабе открыл переменность звезды Алгол, что стало первым шагом к изучению переменных звёзд.

XX век принёс с собой новые открытия. Американский астроном Эдвин Хаббл доказал существование других галактик и определил, что Вселенная расширяется. Также была открыта первая экзопланета, вращающаяся вокруг обычной звезды.

Современные исследования звёзд продолжаются. Космические телескопы, такие как Хаббл и Кеплер, позволяют нам изучать звёзды с невиданной ранее точностью, а также обнаруживать новые интересные объекты, такие как экзопланеты и коричневые карлики.

Происхождение звезд, этапы

Формирования звезд - это процесс, в ходе которого из гигантских облаков газа и пыли в межзвездном пространстве образуются звезды. Этот процесс можно разделить на несколько этапов:

Образование облаков газа и пыли

В нашей галактике, Млечном Пути, существуют огромные облака газа и пыли, которые называются межзвездными облаками. Эти облака могут иметь массу от нескольких десятых массы Солнца до нескольких миллионов масс Солнца.

Гравитационное сжатие

Облака газа и пыли могут сжиматься под действием собственной гравитации. Это происходит потому, что частицы в облаке притягиваются друг к другу.

Конденсация

Благодаря сжатию облака, плотность в его центре увеличивается. Это приводит к тому, что молекулы газа начинают сталкиваться друг с другом с большей частотой, что приводит к их конденсации.

Формирование протозвезды

Молекулы газа продолжают сталкиваться, и из них образуется протозвезда - горячее, плотное ядро, которое является источником излучения.

Аккреция

Вокруг протозвезды формируется аккреционный диск, который состоит из газа и пыли. Этот диск вращается вокруг протозвезды и постепенно падает на нее.

Рост звезды

Звезда продолжает расти, поглощая материал из аккреционного диска. Этот материал может содержать различные элементы, такие как водород и гелий, которые в результате ядерных реакций превращаются в более тяжелые элементы.

Стадия главной последовательности 

После того, как звезда поглотила большую часть материала из аккреционного диска, она переходит на стадию главной последовательности. На этой стадии звезда горит за счет термоядерных реакций, превращая водород в гелий.

Поздние стадии эволюции

Когда водород в ядре звезды заканчивается, звезда начинает изменяться. Она может стать красным гигантом или сверхгигантом, в зависимости от ее массы. В конце концов, звезда взрывается как сверхновая или белый карлик, нейтронная звезда или черная дыра.

Процесс формирования звезд может занять от нескольких десятков тысяч до нескольких миллиардов лет. В результате этого процесса образуются разные типы звезд, включая наше Солнце.

Виды звезд

Звезды классифицируются по различным параметрам, таким как размер, температура, возраст и химический состав и т.д. 

Цвет

Цвет звезды является одним из первых параметров, по которым можно классифицировать звезды. Цвет звезды определяется температурой ее поверхности. Звезды с более низкой температурой поверхности имеют красный цвет, в то время как звезды с более высокой температурой поверхности имеют голубой или белый цвет.

Размер 

Звезды также классифицируются по их размеру. Есть звезды, которые меньше Земли, и звезды, которые больше, чем наша солнечная система. Размеры звезд определяются их массой. Чем больше масса звезды, тем больше ее размер. Самые маленькие звезды называются карликами, а самые большие звезды - сверхгигантами.

Возраст

Звезды имеют разный возраст, и этот параметр также используется для их классификации. Молодые звезды обычно имеют синий или белый цвет и являются самыми яркими. По мере старения звезды ее цвет становится красным, и звезда тускнеет. Некоторые звезды живут всего несколько миллионов лет, в то время как другие живут миллиарды лет.

Химический состав

Химический состав звезды также влияет на ее характеристики. Звезды, состоящие преимущественно из водорода и гелия, называются "молодыми" звездами, в то время как более старые звезды содержат больше тяжелых элементов.

Главная последовательность

Главная последовательность - это диаграмма, которая показывает связь между яркостью звезды и ее температурой. Большинство звезд находятся на главной последовательности, где они сжигают водород в своих ядрах. Когда звезда исчерпывает водород, она переходит на другую стадию эволюции.

Спектральный класс

Спектральный класс звезды определяет ее температуру и цвет. Спектральные классы обозначаются буквами от O до M, причем O - самые горячие звезды, а M - самые холодные звезды.

Светимость 

Светимость звезды - это ее яркость, измеренная в единицах, называемых светимостью Солнца. Светимости звезд могут варьироваться от нескольких тысяч до миллиардов раз больше светимости Солнца.

Переменность 

Некоторые звезды являются переменными, то есть их яркость изменяется со временем. Эти звезды классифицируются на основе их периода изменения яркости и амплитуды изменения.

Магнитное поле

У некоторых звезд есть магнитные поля, которые могут быть сильными или слабыми. Магнитные поля влияют на характеристики звезды, такие как ее вращение и активность.

Строение звезд

Строение звезды можно разделить на несколько слоев, каждый из которых имеет свои особенности:

• Ядро: это центральная часть звезды, где происходят ядерные реакции. В основном это превращение водорода в гелий, которое сопровождается выделением энергии. В звездах с массой более 0,4 солнечных масс ядерные реакции происходят в конвективном ядре. В более массивных звездах ядро разделено на два слоя: конвективное и радиационное.
• Зона лучистого переноса: начинается сразу за конвективным ядром и представляет собой зону, где энергия передается от ядра к внешним слоям звезды путем излучения. Процессы в этой зоне управляются законами радиационной теплопроводности.
• Зона конвективного переноса: это область звезды, где происходит конвекция, т.е. перенос энергии от внутренних слоев к внешним за счет перемешивания вещества. Этот процесс происходит, когда температура в верхних слоях звезды снижается.
• Фотосфера: это самая внешняя часть звезды, которая излучает свет. Это та часть, которую мы видим, если звезда является наблюдаемой.
• Хромосфера: это слой между фотосферой и короной, который виден только во время солнечных вспышек и затмений.
• Корона: это внешний слой звездной атмосферы, который имеет температуру в миллионы градусов и очень низкую плотность.
• Звездная корона: это зона, где плазма начинает переходить в межзвездную среду.

Звезды находятся в постоянном балансе между гравитационным сжатием и внутренним давлением, поддерживающим их форму. В процессе жизни звезды ядерные реакции в ядре приводят к изменению ее химического состава, размера и температуры, что в свою очередь влияет на структуру и свойства звезды.

Динамика звезд

Динамика звезд - это раздел астрономии, изучающий движение, взаимодействие и эволюцию звезд и звездных систем. Она включает в себя исследование кинематики звезд, их гравитационного взаимодействия, а также изучение звездных скоплений и галактик.

Орбиты и движение звезд

Движение звезд можно разделить на две основные категории: орбитальное движение и собственное движение.

• Орбитальное - звезды движутся вокруг центра своей галактики по определенным орбитам. Наша галактика Млечный путь имеет форму спирали и состоит из миллиардов звезд, вращающихся вокруг ее центра.
• Собственное - это движение звезды относительно своей средней позиции на небесной сфере. Оно может быть связано с гравитационным взаимодействием с другими звездами, газовыми облаками или возмущениями от межзвездной среды.

Движние звезд

Астрометрия — это раздел астрономии, занимающийся изучением положения, движения и вращения звезд. Для измерения движения звезд используются оптические телескопы, радиотелескопы и спутниковые системы.

Один из методов измерения движения звезд — это измерение их параллакса. Параллакс — это изменение видимого положения объекта при наблюдении его с разных точек. Этот метод используется для определения расстояния до звезды и скорости ее движения.

Скорость движения звезды определяется ее массой, расстоянием до других звезд и взаимодействием с галактикой и может быть разной. Некоторые звезды движутся очень быстро, со скоростью до сотен километров в секунду, другие — очень медленно.

Изучение движения звезд помогает ученым понять структуру и эволюцию галактики, а также взаимодействия звезд с окружающим пространством.

Межзвездное движение

Межзвездное движение - это движение объектов в пространстве между звездами внутри галактик и между ними. Оно включает в себя движение звезд, астероидов, комет, межзвездного газа и пыли, и даже целых галактик.

Межзвездное движение можно разделить на три основных типа:

• Движение звезд в галактиках: они движутся вокруг галактического центра под действием гравитации.Также могут двигаться по различным орбитам, которые могут быть круговыми, эллиптическими или более сложными. Этот тип движения определяет структуру галактики и ее эволюцию.
• Межзвездная миграция: это движение объектов между различными областями межзвездной среды. Это может включать в себя перемещение комет, астероидов и других малых тел между облаками межзвездной пыли и газа.
• Межгалактическое движение: этот тип движения включает в себя перемещение галактик относительно друг друга. Галактики могут взаимодействовать гравитационно, что может привести к слиянию или изменению их формы.

Для изучения межзвездного движения используются различные методы, включая спектроскопию, радиоинтерферометрию, оптическую астрометрию и космическую астрономию. Изучение межзвездного движения помогает ученым лучше понять структуру и эволюцию галактик, а также процессы, происходящие в межзвездной среде.

Звездное население

Звездное население - это классификация звезд на основе их физических характеристик и химического состава, является важным инструментом для изучения эволюции галактик.

Существует два основных типа:

• Звездное население I (молодые звезды) - звезды с высоким содержанием тяжелых элементов (металлов), таких как кислород, углерод, азот и т.д. Они обычно имеют массу больше солнечной и короткую продолжительность жизни. Эти звезды обнаруживаются в спиральных рукавах галактик, а также в галактических ядрах.
• Звездное население II (старые звезды) - старые звезды с низким содержанием тяжелых элементов. Они имеют массу меньше солнечной и продолжительность жизни может достигать миллиардов лет. Эти звезды обычно находятся в эллиптических галактиках и в галактических гало.

Между этими двумя основными популяциями существует связь: чем больше тяжелых элементов содержит звезда, тем она моложе.

Это связано с тем, что образование тяжелых элементов происходит в звездах первого поколения, которые затем взрывались как сверхновые и обогащали межзвездную среду тяжелыми элементами.

В результате последующих поколений звезд уже имели более высокое содержание тяжелых элементов по сравнению с первыми поколениями.

Звездные системы

Звездная система — это гравитационно связанная группа звёзд, как правило, образующих единичную систему. Системы бывают разных размеров и форм, от двойных звёзд до гигантских галактик, содержащих триллионы звёзд.

Существует два основных типа звёздных систем:

• Галактики — это большие системы, содержащие миллиарды звёзд и множество других объектов, таких как планеты, кометы, астероиды и межзвёздный газ.
• Звёздные скопления — это меньшие системы, состоящие из нескольких сотен или тысяч звёзд, которые находятся ближе друг к другу и связаны гравитационной силой.

Звёздные системы формируются из облаков межзвёздного газа и пыли, которые сжимаются под действием собственной гравитации. Когда облако становится достаточно плотным, начинается процесс звездообразования, в результате которого образуются новые звёзды.

Форма звёздной системы может быть разной:

• спирали,
• эллипсы,
• неправильные формы и т. д.

Форма влияет на динамику звёзд внутри системы и на процессы, происходящие в ней, например, на эволюцию звёзд и образование новых.

Изучая звёздные системы, учёные могут узнать больше о процессах формирования и эволюции звёзд, галактик и звёздных скоплений. Это помогает разрабатывать более точные модели Вселенной, развивать астрофизику и космологию

Двойные и краткие звезды

Двойные звезды - это две звезды, которые вращаются вокруг общего центра масс, как правило, гравитационно связанные друг с другом. Они могут быть разделены на два типа: оптические двойные звезды и физические двойные звезды.

• Оптические двойные звёзды - это звезды, которые находятся близко друг к другу на ночном небе, но на самом деле не связаны гравитационными силами. Они просто случайно располагаются рядом друг с другом и кажутся двойными из-за перспективы.
• Физические двойные звёзды действительно являются двойными системами, поскольку они связаны гравитацией и вращаются вокруг друг друга. Краткосрочные двойные звезды имеют период обращения от нескольких дней до нескольких десятков лет.

Из-за их близкого расположения друг к другу, они часто представляют собой горячие, яркие, молодые звезды (такие как массивные звезды главной последовательности или субкарлики).

Долгосрочные двойные звезды вращаются вокруг друг друга с периодами обращения в сотни, тысячи или даже миллионы лет. Это могут быть более старые звезды, такие как субкарлики или красные гиганты.

Кратные звезды - это система из трех или более звезд, связанных гравитацией. Они также делятся на оптические и физические кратные звезды.

• Оптические кратные звёзды похожи на оптические двойные звёзды, за исключением того, что они включают в себя три или более звезды, а не две.
• Физические кратные звёзды - это системы из трёх или более звёзд, которые на самом деле связаны гравитацией. Их можно разделить на несколько подтипов в зависимости от числа компонентов в системе: тройные звёзды (три звезды), четверные звёзды (четыре звезды) и так далее.

Как и в случае с двойными звёздами, кратность может быть определена по периоду обращения, типу звёзд и другим характеристикам.

Роль звезд в формировании и эволюции Веленной

В формировании и эволюции вселенной звезды играют ключевую роль. Они являются основными элементами, из которых состоит материя в нашей вселенной.

Звезды образуются из облаков газа и пыли, которые под воздействием гравитации начинают сжиматься и нагреваться. В результате ядерных реакций, происходящих в недрах звезд, синтезируются тяжелые элементы, которые затем выбрасываются в космическое пространство при взрывах сверхновых.

Звезды также являются источниками энергии для галактик, в которых они находятся. Они излучают свет и тепло, которые помогают поддерживать жизнь на планетах, вращающихся вокруг них.

Без звезд жизнь на Земле была бы невозможна, так как Солнце обеспечивает нас энергией, необходимой для поддержания жизни.

Кроме того, звезды играют важную роль в определении структуры и эволюции галактик. Они могут объединяться в группы, образуя звездные скопления и галактики, а также могут взаимодействовать друг с другом, вызывая различные динамические процессы, такие как гравитационное линзирование.

Наконец, звезды являются объектами изучения астрономии, которая помогает нам лучше понять происхождение и эволюцию вселенной.

Наблюдения за звездами и их свойствами позволяют ученым делать выводы о процессах, происходящих на ранних стадиях формирования вселенной, а также изучать далекие галактики и объекты, недоступные для непосредственного наблюдения.